JP2003218697A - 並列型ad変換器 - Google Patents

並列型ad変換器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1stプリアンプをチョッパ方式とした場
合、入力容量が大きくなる傾向にあり、前段の回路とし
て、十分な駆動能力のある出力段を持つ回路構成のもの
が必要とされるため消費電力の増大を招く。 【解決手段】 補間並列型AD変換器において、1st
プリアンプ列13の各プリアンプA1にその比較入力端
と基準入力端間を所定周期の制御クロックによって選択
的にショートするスイッチSW1を設ける一方、2nd
プリアンプ列14のプリアンプA2に、負荷トランジス
タQと、この負荷トランジスタQを選択的にダイオード
接続とするスイッチSW2と、負荷トランジスタQがダ
イオード接続されたときの電圧を保持するコンデンサC
とを設け、リセットモード時とアンプモード時のゲイン
差を利用した圧縮効果により、1stプリアンプ列13
の各プリアンプA1で発生するオフセットを抑圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、並列型AD変換器
に関し、特に補間技術を用いることにより、回路規模の
増大を防ぐとともに、低消費電力にて高速動作が可能な
補間並列型AD変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】図8に、並列型AD変換器の基本的な構
成を示す。この並列型AD変換器は、基本的には、サン
プルホールド(S/H)回路101、基準電圧(参照電
圧)発生回路102、比較器列103およびエンコード
回路104によって構成されている。サンプルホールド
回路101は、入力されるアナログ信号をサンプリング
し、そのサンプル値を一定期間ホールドする。基準電圧
発生回路102は、抵抗Rが直列接続された構成となっ
ており、電圧値が異なる複数の基準電圧を抵抗Rの各々
の接続ノードに発生する。
【0003】比較器列103は比較器が分解能に対応し
た数だけ配列されてなり、サンプルホールド回路101
によるホールド電圧と基準電圧発生回路102で生成さ
れた複数の基準電圧とを一斉に比較する。このとき、比
較器列103の各比較器のうち、ホールド電圧と最も近
い基準電圧が与えられている比較器を境にして、基準電
圧がホールド電圧以上の比較器はすべて論理“0”レベ
ルを出力し、基準電圧がホールド電圧よりも低い比較器
は全て論理“1”レベルを出力する。
【0004】なお、図示していないが、比較器列103
の後段には通常論理処理回路が設けられている。この論
理処理回路は、比較器列103の隣接する比較器出力の
排他的論理和をとる論理処理を行う。エンコード回路1
04は、論理処理回路での論理処理結果をエンコード
し、デジタル変換してデジタル信号を得る。
【0005】ここで、比較器列103における各比較器
では、通常、1段の増幅段では十分な利得が得られない
ことから、図8に示すように2段程度の増幅段を設け、
最終段にラッチ回路を配置する構成を採る場合が多い。
したがって、例えば6ビットの場合を例にとると、各々
63個の1stプリアンプ、2ndプリアンプおよびラ
ッチ回路が必要となる。
【0006】上述した基本的な並列型AD変換器の場合
には、比較器列103分解能分だけの比較器によって構
成されることになるため、分解能が上がるとそれにつれ
て回路規模が指数関数的に増大し、これに伴って消費電
力が増加するとともに、チップサイズが大きくなってし
まう。
【0007】これに対し、補間技術を用いることによ
り、回路規模の増大を防ぐとともに、低消費電力で高速
動作が可能な補間並列型AD変換器が、下記文献にて報
告されている。 文献:「A Dual-Mode 700Msps 6bit 200Msps 7bit ADC
in a 0.25um DigitalCMOS」(IEEE Journal of Solid-St
ate Circuits, Vol.35, No12, Dec. 2000)
【0008】補間並列型AD変換器の構成を図9に示
す。この補間並列型AD変換器は、サンプルホールド回
路111、基準電圧発生回路112、1stプリアンプ
列113、2ndプリアンプ列114、ラッチ回路列1
15およびエンコード回路116を有する構成となって
いる。AD変換のための基本的な動作については、前述
した基本的な並列型AD変換器の場合と同じである。
【0009】ただし、本補間並列型AD変換器では、1
stプリアンプ列113のプリアンプ数を1/2に間引
く一方、2ndプリアンプ列114において1stプリ
アンプ列113の隣接する2つのプリアンプ出力から補
間信号を生成することによって分解能分の比較器出力を
得るようにしている。このように、2ndプリアンプ列
114で間引かれた比較器出力を補間によって生成する
ことにより、1stプリアンプ列113のプリアンプ数
を1/2に削減できるため、回路規模の縮小化および消
費電力の低減に効果的なアプローチとなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例に係る補間並列型AD変換器では、回路インプ
リメントにおいて次のような課題がある。すなわち、1
stプリアンプ列113において、回路を構成する上で
小さいサイズのトランジスタを用いた場合に、トランジ
スタの特性がばらつき易く、そのばらつきに伴ってオフ
セットが発生するため、このオフセットをキャンセルた
めに各プリアンプとしてチョッパ方式のアンプが用いら
れることになる。
【0011】このように、1stプリアンプ列113の
各プリアンプとしてチョッパ方式のアンプを用いた場合
には、サンプルホールド回路111の出力端と各プリア
ンプの入力端との間に、サンプルホールド回路111の
ホールド電圧と基準電圧との差分を検出するためのコン
デンサCが介在することになる。これにより、1stプ
リアンプ列113のアンプ数が半減しているにも拘わら
ず、1stプリアンプ列113の入力容量が大きくなる
傾向にある。
【0012】この入力容量は、サンプルホールド回路1
11にとって大きな負荷となる。そのため、サンプルホ
ールド回路111としては、十分な駆動能力のある出力
段を持つ回路構成のものが必要とされる。出力段が十分
な駆動能力を持つということは、サンプルホールド回路
111での消費電力が大きいことを意味する。したがっ
て、消費電力の低減に効果的なアプローチとなる筈の補
間並列型AD変換器であるにも拘わらず、結果的に、補
間並列型AD変換器全体の消費電力の増大を招くことに
なる。
【0013】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、消費電力を確実に低
減できるとともに、より高速な回路動作が可能な並列型
AD変換器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、複数の基準電圧を発生する基準電圧発
生手段と、比較入力端にアナログ信号が、基準入力端に
複数の基準電圧中の対応する基準電圧がそれぞれ入力さ
れるとともに、両入力端間の電位差を増幅する第1の差
動増幅回路が配列されてなる第1の増幅回路列と、この
第1の増幅回路列中の相隣り合う第1の差動増幅回路の
出力電圧間を補間して増幅する補間増幅回路と第1の増
幅回路列中の1つおきの第1の差動増幅回路の出力電圧
を増幅する第2の差動増幅回路とが交互に配列されてな
る第2の増幅回路列とを備えた補間並列型AD変換器に
おいて、前記第1の差動増幅回路が比較入力端と基準入
力端間に所定周期の制御クロックにより開閉制御される
リセットスイッチを有し、前記補間増幅回路および前記
第2の差動増幅回路が、負荷トランジスタと、前記制御
クロックに同期して負荷トランジスタを選択的にダイオ
ード接続とするスイッチ手段と、負荷トランジスタがダ
イオード接続されたときの当該負荷トランジスタの電圧
を保持するコンデンサとを有する構成となっている。
【0015】上記構成の補間並列型AD変換器におい
て、第1の増幅回路列中の第1の差動増幅回路は、リセ
ットモードとアンプモードとを採り、リセットモード時
にオン(閉)状態となるスイッチによって比較入力端と
基準入力端間をショートし、アンプモードに移行すると
比較入力端と基準入力端間の電位差を増幅して差動電圧
として出力する。第2の増幅回路列中の補間増幅回路お
よび第2の差動増幅回路は、リセットモード時にオン状
態となるスイッチ手段によって負荷トランジスタがダイ
オード接続(ダイオード負荷)となる。そして、このダ
イオード負荷時の電圧(オフセットに相当)がコンデン
サに蓄積される。アンプモード時には、スイッチ手段が
オフ状態となり、負荷トランジスタを元の接続状態とす
る。このスイッチ手段による負荷トランジスタの接続状
態の切り換えで、リセットモード時とアンプモード時と
で増幅回路のゲインが変わる。そして、このゲイン差を
利用した圧縮効果により、第1の差動増幅回路で発生す
るオフセットが抑圧される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明の一実施形態に係る並列型
AD変換器の構成を示す回路ブロック図であり、補間技
術を用いた補間並列型AD変換器に適用した場合を例に
採って示している。図1から明らかなように、本実施形
態に係る補間並列型AD変換器は、サンプルホールド
(S/H)回路11、基準電圧発生回路12、第1の増
幅回路列である1stプリアンプ列13、第2の増幅回
路列である2ndプリアンプ列14、ラッチ回路列15
およびエンコード回路16を有し、1stプリアンプ列
13および2ndプリアンプ列14の具体的な構成を本
発明の特徴としている。
【0018】上記構成の補間並列型AD変換器におい
て、サンプルホールド回路11は、入力されるアナログ
信号をサンプリングし、そのサンプル値を一定期間ホー
ルドする。基準電圧発生回路12は、複数の抵抗Rが直
列に接続された構成となっており、電圧値が互いに異な
る複数の基準電圧(参照電圧)を抵抗Rの各々の接続ノ
ードに発生する。
【0019】1stプリアンプ列13は、分解能に対応
した数の1/2のプリアンプA1からなり、サンプルホ
ールド回路11のホールド電圧が比較入力端に入力され
るとともに、基準電圧発生回路12の各接続ノードに発
生する複数の基準電圧のうちの対応する基準電圧が基準
入力端に入力される。プリアンプA1としては、ノンチ
ョッパタイプのアンプが用いられる。また、プリアンプ
A1の比較入力端と基準入力端との間は、後で詳細に説
明するように、スイッチSW1によって選択的に短絡可
能な構成となっている。
【0020】2ndプリアンプ列14は、少なくとも、
負荷トランジスタQと、負荷トランジスタQを選択的に
ダイオード接続とするスイッチSW2と、負荷トランジ
スタQがダイオード接続されたときの当該負荷トランジ
スタQの電圧を保持するコンデンサCとを有するプリア
ンプA2が分解能に対応した数だけ配列された構成とな
っている。
【0021】この2ndプリアンプ列14において、プ
リアンプA2の各々は偶数番目の系統と奇数番目の系統
との2系統に分かれている。そして、偶数番目の系統の
各アンプは1stプリアンプ列13の相隣り合う2つの
アンプA1の各出力電圧を2入力とし、この2つの出力
電圧間を補間処理しかつ増幅して出力し、奇数番目の系
統の各アンプは1stプリアンプ列13の各アンプA1
の出力信号をそのまま増幅して出力する。
【0022】ラッチ回路列15は、ラッチ回路が分解能
に対応した数だけ配列された構成となっており、2nd
プリアンプ列14の各プリアンプの出力電圧をラッチす
る。なお、本発明の特徴部分とは直接関係がないので図
示を省略しているが、ラッチ回路列15とエンコード回
路16との間には、ラッチ回路列15を経た2ndプリ
アンプ列14の各プリアンプの出力電圧を順次比較する
比較器が配列されてなる比較回路列と、この比較回路列
の各比較出力を論理処理する論理処理回路とが介在する
ものとする。そして、エンコード回路14は、当該論理
処理回路での論理処理結果をエンコードし、デジタル変
換してデジタル信号を得る。
【0023】図2は、1stプリアンプ列13(以下、
その一つを代表して1stプリアンプ13と記す場合も
ある)の回路構成の一例を示す回路図である。
【0024】この1stプリアンプ13は、1段目の差
動アンプ131と2段目の出力アンプ132の2段構成
となっている。差動アンプ131は、ソースが共通に接
続されて差動動作をなす一対のMOSトランジスタQ1
1,Q12と、これらMOSトランジスタQ11,Q1
2の各ドレインと電源VDDとの間にそれぞれ接続され
た負荷抵抗R11,R12と、MOSトランジスタQ1
1,Q12のソース共通接続点とグランドGNDとの間
に接続された電流源I11とを有する構成となってい
る。
【0025】上記構成の差動アンプ131において、差
動入力端の一方、即ちMOSトランジスタQ11のゲー
トには入力スイッチ、例えばMOSトランジスタQ13
を介して基準電圧VrefPが与えられる。この基準電
圧VrefPは基準電圧発生回路12の各接続ノードに
得られる基準電圧である。差動入力端の他方、即ちMO
SトランジスタQ121のゲートには、比較入力電圧V
inPが与えられる。この比較入力電圧VinPはサン
プルホールド回路11のホールド電圧である。
【0026】この差動アンプ131の差動入力端間、即
ちMOSトランジスタQ11,Q12の各ゲート間に
は、リセットスイッチ、例えばMOSトランジスタQ1
4が接続されている。このMOSトランジスタQ14の
ゲートには制御クロックCLKが印加される。なお、先
述したMOSトランジスタQ13のゲートには制御クロ
ックCLKと逆相の制御クロックCLKBが印加され
る。
【0027】出力アンプ132は、差動アンプ131の
差動出力を差動入力とする一対のMOSトランジスタQ
15,Q16と、これらMOSトランジスタQ15,Q
16の各ドレインと電源VDDとの間にそれぞれ接続さ
れた負荷抵抗R13,R14と、MOSトランジスタQ
15,Q16の各ソース間に接続されたソース抵抗R1
5と、MOSトランジスタQ15,Q16の各ソースと
グランドGNDとの間にそれぞれ接続された電流源I1
2,I13とから構成されている。
【0028】この出力アンプ132では、抵抗ジェネレ
ーションにより実効gm(相互コンダクタンス)を下
げ、入力範囲を広げている。また、1段目の差動ペア
(MOSトランジスタQ11,Q12)が完全にストロ
ービングしたときに生じる出力電圧が小さくなるよう
に、負荷抵抗R13,R14およびソース抵抗R15に
よってバイアス電流を選定することにより、信号振幅を
制限するための利得制限が行われるようになっている。
すなわち、1stプリアンプ13は、大振幅入力時に後
段の2ndプリアンプ列14の各プリアンプが飽和しな
いようにするために、信号振幅を制限する機能を持って
いる。
【0029】図3は、2ndプリアンプ列14(以下、
その一つを代表して2ndプリアンプ14と記す場合も
ある)の回路構成の一例を示す回路図である。
【0030】この2ndプリアンプ14は、差動回路1
41と負荷回路142とから構成されている。差動回路
141は、ソースが共通接続されて差動動作をなすMO
SトランジスタQ21,Q22と、これらMOSトラン
ジスタQ21,Q22の各ドレインと電源VDDとの間
にそれぞれ接続された電流源I21,I22と、MOS
トランジスタQ21,Q22のソース共通接続点とグラ
ンドGNDとの間に接続された電流源I23とから構成
されている。この差動回路141において、MOSトラ
ンジスタQ21,Q22の各ゲートには、1stプリア
ンプ13の差動出力、即ちMOSトランジスタQ15,
Q16の各ドレイン出力が与えられる。
【0031】負荷回路142は、差動回路141の一方
の出力端(MOSトランジスタQ21のドレイン)とグ
ランドGNDとの間にカスコード接続されたMOSトラ
ンジスタQ23,Q25,Q27と、他方の出力端(M
OSトランジスタQ22のドレイン)とグランドGND
との間にカスコード接続されたMOSトランジスタQ2
4,Q26,Q28と、MOSトランジスタQ27,Q
28の各ゲートとグランドGNDとの間にそれぞれ接続
されたコンデンサC11,C12と、MOSトランジス
タQ25,Q26の各ドレインとMOSトランジスタQ
27,Q28の各ゲートとの間にそれぞれ接続されたス
イッチ手段、例えばMOSトランジスタQ29,Q30
とを有する構成となっている。
【0032】この負荷回路142において、MOSトラ
ンジスタQ23,Q24の各ゲートには所定のバイアス
電圧Vgnが与えられ、同様にMOSトランジスタQ2
5,Q26の各ゲートには所定のバイアス電圧Vgpが
与えられる、MOSトランジスタQ29,Q30は、各
ゲートに与えられる制御クロックCLKの極性に応じ
て、後述するダイオード負荷とカスコード負荷との切り
換えを行う。コンデンサC11,C12はダイオード負
荷時の電圧を保持する。この電圧は、1stプリアンプ
列13の各アンプのオフセットがダイオード負荷時にお
ける2ndプリアンプのゲイン倍された電圧に相当す
る。そして、MOSトランジスタQ23,Q24の各ド
レイン出力が次段のラッチ回路列15に供給される。
【0033】以上の説明から明らかなように、上記構成
の差動回路141と上記構成の負荷回路142とからな
る2ndプリアンプ14は、折り返しのカスコードアン
プ構成となっている。ただし、この構成は一例に過ぎ
ず、2ndプリアンプ14としては、少なくとも、負荷
トランジスタであるMOSトランジスタQ27,Q28
と、これをリセットモード時にダイオード負荷(ダイオ
ード接続)とするMOSトランジスタQ29,Q30
と、ダイオード負荷時の電圧を保持するコンデンサC1
1,C12とを有する構成のものであれば、後述するオ
フセット抑圧という所期の目的を達成することができ
る。
【0034】次に、上記構成の本実施形態に係る補間並
列型AD変換器の回路動作につき、図4のタイミングチ
ャートに基づいて説明する。なお、本補間並列型AD変
換器は、リセットモードとアンプモードとの2モードの
繰り返しでAD変換のための回路動作を行うことにな
る。
【0035】先ず、入力段のサンプルホールド回路11
が入力されるアナログ信号をサンプリングするサンプル
期間(図4中、Sで示す期間)中は、1stプリアンプ
13および2ndプリアンプ14は共にリセット状態に
ある。このリセットモードでは、制御クロックCLKが
高レベルになるため、1stプリアンプ13の比較入力
端と基準入力端との間、即ち差動回路131のMOSト
ランジスタQ11,Q12の各ゲート間がMOSトラン
ジスタQ14によってショートされる。このとき、制御
クロックCLKBが低レベルであるため、MOSトラン
ジスタQ13はオフ状態となる。
【0036】サンプルホールド回路11がサンプリング
した値をホールドするホールド期間(図4中、Hで示す
期間)になると、制御クロックCLK,CLKBの極性
が反転するため、MOSトランジスタQ14がオフ、M
OSトランジスタQ13がオン状態となり、1stプリ
アンプ13の基準電圧側の入力端、即ち差動回路131
のMOSトランジスタQ12のゲートに基準電圧Vre
fPが入力される。これにより、アンプモードに入り、
増幅動作が開始される。
【0037】そして、2ndプリアンプ列14では、偶
数番目の系統の各アンプが1stプリアンプ列13の相
隣り合う2つのアンプの各出力電圧間を補間しかつ増幅
して出力する一方、奇数番目の系統の各アンプが1st
プリアンプ列13の各アンプの出力電圧をそのまま増幅
して出力する。この2ndプリアンプ列14の各アンプ
の出力結果をラッチ回路列15で受け、先述した基本的
な並列型AD変換器の場合と同様のAD変換動作を経て
エンコード回路16にてディジタルデータに変換され
る。
【0038】ここで、1stプリアンプ13は、ノンチ
ョッパタイプのアンプ構成であることから、オフセット
キャンセル機能を持たないことになる。そこで、本実施
形態に係る補間並列型AD変換器では、2ndプリアン
プ14にオフセット圧縮機能を持たせることで、耐オフ
セット性能の向上を図っている。以下に、この2ndプ
リアンプ14のオフセット圧縮機能について説明する。
【0039】図3の回路構成例では、リセットモード時
とアンプモード時のゲイン差を利用した圧縮方式の採用
によりオフセットを低減している。具体的には次の通り
である。先ず、リセットモード時には、制御クロックC
LKによってMOSトランジスタQ29,Q30が共に
オン状態となる。これにより、図5の等価回路から明ら
かなように、MOSトランジスタQ27,Q28のゲー
トとドレインがショートされ、MOSトランジスタQ2
7,Q28がダイオード接続となり、負荷回路142が
ダイオード負荷となるため、比較的ゲインが低くなって
いる。
【0040】このリセットモード時のゲインをGrと
し、2ndプリアンプ14の差動ペア(MOSトランジ
スタQ21,Q22)にVos(1stプリアンプ列の
オフセットに相当)のオフセットがあるとすると、出力
電圧Voutrは、 Voutr=Vos*Gr となる。
【0041】次に、アンプモード時には、制御クロック
CLKによってMOSトランジスタQ29,Q30が共
にオフ状態となる。これにより、図6の等価回路から明
らかなように、MOSトランジスタQ23,Q25,Q
27、MOSトランジスタQ24,Q26,Q28がそ
れぞれカスコード接続され、負荷回路142がカスコー
ド負荷となるため大幅にゲインが上がる。
【0042】ここで、コンデンサC11,C12にはリ
セットモード時、即ちダイオード負荷時の電圧Vout
rが保持されているのでDC的な動作点は変わらない。
このアンプモード時のゲインをGaとして入力換算オフ
セットVeqを求めると、 Veq=Vos*Gr/Ga となる。
【0043】したがって、リセットモード時のゲインG
rとアンプモード時のゲインGaとのゲイン差を大きく
設定することにより、オフセット圧縮の効果を大きくす
ることができ、そのゲインの切り換えによって等価的に
オフセットVosをキャンセルすることができる。すな
わち、1stプリアンプ13がオフセットキャンセル機
能を持たなくても、1stプリアンプ13を構成するト
ランジスタの特性のばらつき等に起因して発生するオフ
セットVosを、2ndプリアンプ14でのオフセット
圧縮効果によって抑圧できるため、耐オフセット性能を
向上できる。
【0044】ところで、大振幅のアナログ信号が入力さ
れると、1stプリアンプ13および2ndプリアンプ
14が大きく飽和してしまい、アンプモードからリセッ
トモードに移行したときの応答が遅くなる懸念がある。
特に2ndプリアンプ14は負荷がダイオード接続とな
り、オフセット電圧保持用のコンデンサC11,C12
が負荷としてみえてしまうためリセット状態へ戻る応答
がクリティカルとなり、高速変換動作を制限してしま
う。
【0045】この点に鑑み、本実施形態に係る補間並列
型AD変換器においては、先述したように、1stプリ
アンプ13に利得制限機能を持たせている。この利得制
限機能により、大振幅入力時においても、1stプリア
ンプ13において信号振幅を制限することができるた
め、2ndプリアンプ14が飽和しないようにすること
ができる。
【0046】1stプリアンプ13の入力段(1段目)
の差動アンプ131および次段(2段目)の出力アンプ
132の入出力特性を示すと図7のようなイメージであ
る。この入出力特性図において、実線が入力段の特性
を、点線が次段の特性をそれぞれ示している。この入出
力特性図から明らかなように、次段の出力アンプ132
の出力線形範囲が、入力段の差動アンプ131の出力線
形範囲よりも小さくなっている。この入出力特性によ
り、小振幅の信号については十分に増幅し、大振幅の信
号についてはその振幅を制限する処理が行われる。
【0047】上述したように、補間技術を用いることに
より、回路規模の増大を防ぐとともに、低消費電力にて
高速動作が可能な補間並列型AD変換器において、1s
tプリアンプ13の比較入力端をサンプルホールド回路
11の出力端に直接接続した構成を採ることにより、チ
ョッパタイプのアンプを1stプリアンプに用いている
従来技術に比べて、1stプリアンプ13とサンプルホ
ールド回路11との間にコンデンサが介在していないた
め、サンプルホールド回路11の負荷を大幅に少なくす
ることができる。
【0048】これにより、サンプルホールド回路11の
出力段に駆動能力の小さい回路構成のものを用いること
ができるため、当該サンプルホールド回路11の消費電
力、ひいては本実施形態に係る補間並列型AD変換器全
体の消費電力を低減することができる。しかも、負荷が
軽くなることから、直線性の優れたサンプルホールド回
路11が設計し易くなるため大変都合が良い。
【0049】また、本実施形態に係る補間並列型AD変
換器においては、1stプリアンプ13がチョッパタイ
プでなくなることからオフセットキャンセル機能を失う
ことになるが、2ndプリアンプ14にオフセット圧縮
機能を持たせているため、耐オフセット性能を損なうこ
となく、低消費電力にてより高速な回路動作を実現でき
ることになる。
【0050】なお、上記実施形態では、1stプリアン
プ13の前段にサンプルホールド回路11を持つ構成を
前提として説明したが、サンプルホールド回路11は必
須のものではない。ただし、サンプルホールド回路11
を持つとともに、特に当該サンプルホールド回路11を
基準電圧発生回路12、1stプリアンプ列13、2n
dプリアンプ列14、ラッチ回路列15およびエンコー
ド回路16と同一の基板(チップ)上に集積した構成を
採る補間並列型AD変換器に本発明を適用することで、
サンプルホールド回路11の出力段に駆動能力の低い回
路構成のものを用いることができるため、当該サンプル
ホールド回路11での消費電力を低減できるという利点
がある。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チョッパ用のサンプル容量が不用であることから、前段
の回路(例えば、サンプルホールド回路)の負荷を大幅
に低減可能となるため、消費電力を確実に低減できると
ともに、より高速な回路動作が可能な並列型AD変換器
を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る補間並列型AD変換
器の構成を示す回路ブロック図である。
【図2】1stプリアンプの回路構成の一例を示す回路
図である。
【図3】2ndプリアンプの回路構成の一例を示す回路
図である。
【図4】本実施形態に係る補間並列型AD変換器の回路
動作の説明に供するタイミングチャートである。
【図5】2ndプリアンプのリセットモード時の等価回
路図である。
【図6】2ndプリアンプのアンプモード時の等価回路
図である。
【図7】1stプリアンプ13の入力段および次段の入
出力特性図である。
【図8】並列型AD変換器の基本的な構成を示すブロッ
ク図である。
【図9】従来例に係る補間並列型AD変換器の構成を示
すブロック図である。
【符号の説明】
11…サンプルホールド回路、12…基準電圧発生回
路、13…1stプリアンプ列、14…2ndプリアン
プ列、15…ラッチ回路列、16…エンコード回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 仁 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5J022 AA06 BA03 BA06 CA10 CB02 CD03 CE02 CE08 CF02 CF07 CG01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の基準電圧を発生する基準電圧発生
    手段と、 比較入力端にアナログ信号が、基準入力端に前記基準電
    圧発生回路で発生される前記複数の基準電圧中の対応す
    る基準電圧がそれぞれ入力されるとともに、両入力端間
    に所定周期の制御クロックによって開閉制御されるリセ
    ットスイッチを有し、両入力端間の電位差を増幅する第
    1の差動増幅回路が配列されてなる第1の増幅回路列
    と、 前記第1の増幅回路列中の相隣り合う第1の差動増幅回
    路の出力電圧間を補間して増幅する補間増幅回路と前記
    第1の増幅回路列中の1つおきの第1の差動増幅回路の
    出力電圧を増幅する第2の差動増幅回路とが交互に配列
    されてなる第2の増幅回路列とを備え、 前記第2の増幅回路列中の補間増幅回路および第2の差
    動増幅回路は、負荷トランジスタと、前記制御クロック
    に同期して前記負荷トランジスタを選択的にダイオード
    接続とするスイッチ手段と、前記負荷トランジスタがダ
    イオード接続されたときの前記負荷トランジスタの電圧
    を保持するコンデンサとを有することを特徴とする並列
    型AD変換器。
  2. 【請求項2】 前記負荷トランジスタは、カスコード接
    続のトランジスタからなり、 前記スイッチ手段は、前記制御クロックに同期して前記
    負荷トランジスタをダイオード負荷とカスコード負荷と
    に切り換えることを特徴とする請求項1記載の並列型A
    D変換器。
  3. 【請求項3】 前記第2の増幅回路列中の補間増幅回路
    および第2の差動増幅回路は、折り返しのカスコードア
    ンプで構成されていることを特徴とする請求項1記載の
    並列型AD変換器。
  4. 【請求項4】 前記第1の差動増幅回路は2段の増幅段
    を有し、2段目の増幅段の出力線形範囲が初段の増幅段
    の出力線形範囲よりも小さいことを特徴とする請求項1
    記載の並列型AD変換器。
  5. 【請求項5】 前記アナログ信号をサンプリングし、一
    定期間ホールドしてそのホールド電圧を前記第1の差動
    増幅回路の比較入力端に与えるサンプルホールド回路を
    さらに備え、 前記スイッチ手段は、前記サンプルホールド回路のサン
    プル期間に前記負荷トランジスタをダイオード接続とす
    ることを特徴とする請求項1記載の並列型AD変換器。
  6. 【請求項6】 前記サンプルホールド回路は、前記基準
    電圧発生手段、前記第1の増幅回路列および前記第2の
    増幅回路列と共に同一の基板上に集積されていることを
    特徴とする請求項5記載の並列型AD変換器。
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